基于GOT和安全門開(kāi)關(guān)的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

崔 騰工程師 張棟棟

(1.大眾汽車(安徽)有限公司，安徽 合肥 230000；2.合肥京東方顯示技術(shù)有限公司，安徽 合肥 230000)

0 引言

目前廣泛應(yīng)用于我國(guó)液晶顯示行業(yè)的安全聯(lián)鎖裝置是“觸摸屏+安全門開(kāi)關(guān)”形式，如京東方、華星光電、惠科、三星、LG、天馬等液晶面板企業(yè)，其中京東方G10.5代線使用三菱、Proface觸摸屏和歐姆龍、施耐德等安全門開(kāi)關(guān)，該裝置操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用比較廣泛。但隨著液晶顯示行業(yè)大尺寸液晶屏的不斷發(fā)展，工藝設(shè)備尺寸及占用空間不斷增大，設(shè)備空間增多導(dǎo)致設(shè)備盲區(qū)擴(kuò)大，人員進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部作業(yè)發(fā)生事故的可能性增加。

基于以上問(wèn)題，在對(duì)京東方G10.5代線設(shè)備安全聯(lián)鎖裝置進(jìn)行改造的基礎(chǔ)上，提出更有效的新型安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，并成功實(shí)施。該系統(tǒng)可以保證設(shè)備內(nèi)部人員作業(yè)安全，為液晶面板行業(yè)人員作業(yè)安全提供經(jīng)驗(yàn)。

1 液晶顯示行業(yè)安全聯(lián)鎖現(xiàn)狀及問(wèn)題

國(guó)內(nèi)液晶顯示行業(yè)普遍使用安全聯(lián)鎖裝置以確保生產(chǎn)線人員作業(yè)安全，但隨著面板尺寸的不斷變大，工藝設(shè)備越來(lái)越復(fù)雜，人員的作業(yè)安全得不到有效保證。

國(guó)內(nèi)如京東方G10.5代線，主要產(chǎn)品為65寸和75寸大尺寸LCD液晶屏，切割前尺寸為3 370mm×2 940mm，設(shè)備尺寸較大，設(shè)備技術(shù)人員需進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行定期的維修、保養(yǎng)作業(yè)，設(shè)備空間大，人員隱蔽性較強(qiáng)，導(dǎo)致設(shè)備盲區(qū)廣，發(fā)生機(jī)械傷害事故的可能性增大，如圖1。

圖1 大型設(shè)備盲區(qū)與可觀察區(qū)域?qū)Ρ葓D

每個(gè)大型設(shè)備兩端設(shè)置多個(gè)觸摸屏，密碼設(shè)置簡(jiǎn)單且共享性較強(qiáng)，密碼很容易泄露，同時(shí)每個(gè)大型設(shè)備設(shè)置的門鎖形式不一，有磁吸式、機(jī)械式等，門鎖鑰匙較少甚至無(wú)鑰匙，致使進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部管控力度較弱。人員進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部后，無(wú)法掌握設(shè)備自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的主動(dòng)性，存在其他人員主動(dòng)恢復(fù)設(shè)備自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的可能性，容易發(fā)生機(jī)械傷害事故，造成人員傷亡。

在改造前期計(jì)劃借鑒汽車行業(yè)常使用的上鎖掛牌(Lockout-Tag Out，LOTO)配合安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，保證一人一鎖，提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全。但推行上鎖掛牌耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力，還需要大量培訓(xùn)、監(jiān)督鎖具的使用，程序復(fù)雜，人員執(zhí)行力度較差。

2 新型安全聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)上述局限性問(wèn)題，研究開(kāi)發(fā)一種新型安全聯(lián)鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)以液晶顯示行業(yè)使用的觸摸屏和安全門開(kāi)關(guān)為基礎(chǔ)，通過(guò)觸摸屏外部射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)認(rèn)證功能借助RS232接口和USB接口增加讀卡器，以人員進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部刷認(rèn)證后IC卡的方式替代原先安全門開(kāi)關(guān)的鑰匙，同時(shí)結(jié)合可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)增加開(kāi)關(guān)門一致性認(rèn)證功能控制進(jìn)出人員權(quán)限，解決內(nèi)部空間和視覺(jué)盲區(qū)大的設(shè)備易發(fā)生機(jī)械傷害事故的問(wèn)題，達(dá)到保護(hù)作業(yè)人員安全，杜絕生產(chǎn)安全事故的目的，其結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2。

注：1.Touch Panel；2.USB接口；3.RS232接口；4.刷卡器；5.PLC；6.遠(yuǎn)程IO端子；7.安全門開(kāi)關(guān)

如圖2所示，安全門開(kāi)關(guān)鑰匙由員工的IC卡替代，作業(yè)人員通過(guò)刷卡器刷卡方可進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行作業(yè)，確保一人一鎖，提高人員進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部作業(yè)的安全性。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

新型安全聯(lián)鎖裝置系統(tǒng)通過(guò)三菱GOT系列觸摸屏RFID認(rèn)證功能，增加RS232標(biāo)準(zhǔn)接口將觸摸屏與刷卡器進(jìn)行連接，使進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部作業(yè)人員刷卡控制觸摸屏，同時(shí)結(jié)合PLC程序開(kāi)發(fā)增加開(kāi)關(guān)門一致性認(rèn)證功能，增加并控制進(jìn)出人員權(quán)限。

2.2.1 取消密碼登錄，授權(quán)員工IC卡

將一級(jí)權(quán)限的卡號(hào)寫入程序，一級(jí)卡只設(shè)置注冊(cè)功能，為二、三級(jí)卡注冊(cè)，允許二、三級(jí)卡通過(guò)注冊(cè)獲得不同設(shè)備操作權(quán)限，如圖3。設(shè)備科室人員二級(jí)卡可任意操作觸摸屏，其他科室人員三級(jí)卡只可瀏覽觸摸屏。

圖3 二、三級(jí)卡權(quán)限獲取程序

2.2.2 打開(kāi)設(shè)備安全門，刷卡解鎖進(jìn)入

作業(yè)人員IC卡已被授權(quán)，登錄進(jìn)入觸摸屏后點(diǎn)擊解鎖設(shè)備安全門，觸摸屏提示刷IC卡，程序如圖4。如作業(yè)人員要進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，必須刷經(jīng)授權(quán)的IC卡。人員刷卡后，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別IC卡是否為已授權(quán)卡，若該卡已授權(quán)且為二級(jí)卡，方可允許操作觸摸屏控制設(shè)備停止、運(yùn)行以及設(shè)備開(kāi)關(guān)門，若為三級(jí)卡則只能查看觸摸屏，無(wú)權(quán)操作設(shè)備。

圖4 人員刷卡允許進(jìn)入程序

2.2.3 關(guān)閉設(shè)備安全門，刷卡上鎖登出

人員進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部作業(yè)時(shí)，其他IC卡無(wú)權(quán)限將安全門關(guān)閉。當(dāng)點(diǎn)擊關(guān)閉安全門按鈕時(shí)，程序自動(dòng)識(shí)別是否有人刷卡進(jìn)入設(shè)備作業(yè)，如圖5。若識(shí)別出已有人進(jìn)入設(shè)備會(huì)提示請(qǐng)刷卡，觸摸屏?xí)詣?dòng)識(shí)別前后2張IC卡的一致性，當(dāng)不一致時(shí)，觸摸屏?xí)崾尽癐C卡不一致，請(qǐng)重新刷卡”，設(shè)備無(wú)法調(diào)整為自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，保障作業(yè)人員安全。

圖5 自動(dòng)識(shí)別設(shè)備內(nèi)部有無(wú)作業(yè)人員程序

當(dāng)作業(yè)完畢關(guān)閉安全門刷同一張IC卡時(shí)，程序自動(dòng)識(shí)別前后2張IC卡一致，并同時(shí)識(shí)別設(shè)備內(nèi)部是否存在其他人員作業(yè)，確認(rèn)無(wú)刷卡記錄后作業(yè)人員方可將IC卡信息登出，操作觸摸屏將安全門上鎖，而后設(shè)備可調(diào)整為自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，具體程序，如圖6。

圖6 自動(dòng)識(shí)別前后IC卡一致性程序

新型安全聯(lián)鎖裝置系統(tǒng)在觸摸屏和安全門開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)刷卡模式代替安全門開(kāi)關(guān)鑰匙，提升了作業(yè)安全性。在設(shè)備內(nèi)部作業(yè)未刷卡登出的前提下，任何人無(wú)權(quán)限將安全門上鎖并使設(shè)備調(diào)整為自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，可以保證作業(yè)人員的安全。

3 新型安全聯(lián)鎖系統(tǒng)優(yōu)化

上述方案運(yùn)用于京東方G10.5代線中使生產(chǎn)更加安全、方便。相比于安全門開(kāi)關(guān)鑰匙在保證設(shè)備內(nèi)部作業(yè)人員安全方面有了很大提高，但因設(shè)備空間大，設(shè)備內(nèi)部作業(yè)人員可能存在數(shù)名員工同時(shí)作業(yè)，上述程序開(kāi)發(fā)方案不能絕對(duì)保證作業(yè)人員一人一鎖。

在上述開(kāi)發(fā)程序基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合PLC程序增加開(kāi)關(guān)門一致性認(rèn)證功能，可大幅度提高作業(yè)人員的安全性。

當(dāng)?shù)谝蝗怂⒖ㄟM(jìn)入設(shè)備內(nèi)部作業(yè)后，若第二人進(jìn)入設(shè)備則需點(diǎn)擊安全門解鎖按鈕，觸摸屏提示進(jìn)入人員刷卡(如圖7)，刷卡后程序自動(dòng)將該人員IC卡的信息記錄在程序中。

圖7 提示其余人員刷卡程序

當(dāng)作業(yè)完畢時(shí)，作業(yè)人員必須刷卡登出個(gè)人信息，才能將設(shè)備上鎖調(diào)整為自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式。但當(dāng)刷卡登出的人員信息和刷卡進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的人員信息不一致或者還有人未刷卡登出信息時(shí)，設(shè)備無(wú)法調(diào)整為自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，如圖8。當(dāng)程序自動(dòng)識(shí)別進(jìn)出人員IC卡的一致性判斷設(shè)備內(nèi)部人員為0方可允許人員上鎖將設(shè)備調(diào)整為自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式。

圖8 自動(dòng)識(shí)別進(jìn)出人員IC卡一致性程序

優(yōu)化的方案大大提高人員作業(yè)的安全性，達(dá)到LOTO一人一鎖的安全要求，但仍需加強(qiáng)安全管理，提高作業(yè)人員的安全意識(shí)，進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部作業(yè)必須刷卡，同時(shí)離開(kāi)設(shè)備必須登出個(gè)人IC卡信息，否則會(huì)影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

新開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)使用后，通過(guò)公司定期的安全培訓(xùn)，現(xiàn)場(chǎng)工程師能夠嚴(yán)格按照要求執(zhí)行安全管理規(guī)定。使用前，多人進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，鑰匙由一人保管或者直接插在安全鎖上，經(jīng)常發(fā)生鑰匙無(wú)人監(jiān)管的情況，系統(tǒng)使用后人員刷卡進(jìn)出有更多保障。使用前期，人員不習(xí)慣更換作業(yè)方式，但是經(jīng)過(guò)定期培訓(xùn)和日常的巡檢告知，截至目前未發(fā)生任何未遂或生產(chǎn)安全事故。

4 結(jié)論

(1)新型安全聯(lián)鎖裝置系統(tǒng)相比于安全門開(kāi)關(guān)在保證人員作業(yè)安全性上有很大提高。

(2)對(duì)于液晶顯示行業(yè)尺寸大、盲區(qū)廣的設(shè)備，利用新型安全聯(lián)鎖裝置系統(tǒng)能夠大大提高人員作業(yè)的安全性，保證設(shè)備內(nèi)部作業(yè)人員的人身安全。

(3)采用新型安全聯(lián)鎖裝置系統(tǒng)需加強(qiáng)人員管理和培訓(xùn)，提高人員安全意識(shí)，從而保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。